DE2606086C3

DE2606086C3 - Manufacture of integrated thin-film circuits from a substrate coated in multiple layers with thin layers

Info

Publication number: DE2606086C3
Application number: DE19762606086
Authority: DE
Inventors: Bernd Dr.-Ing. 7250 Leonberg Kaiser
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-02-16
Filing date: 1976-02-16
Publication date: 1980-08-14
Also published as: DE2606086A1; DE2606086B2

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung von integrierten Dünnschichtschaltungen mit Widerständen, Kondensatoren, Zwischenverbindungen und Anschlüssen nach außen bzw. für aktive Elemente aus einer mehrlagig mit dünnen Schichten versehenen Unterlage, mittels eines selektiven Ätzverfahrens.The invention relates to the manufacture of integrated Thin film circuits with resistors, capacitors, interconnects and connections to the outside or for active elements from a multi-layered with thin layers Underlay, using a selective etching process.

Als Dünnschichtschaltungen werden Schaltungen aus Widerständen, Kondensatoren, Induktivitäten und Leitungen, also RLC- bzw. RC-Schaltungen mit oder ohne aktiven Verstärkerelementen verwirklicht. Es ist also erforderlich, Widerstände, Kondensatoren, Leitungen und Anschlüsse auf einer gemeinsamen Unterlage herzustellen. Dies hat unter anderem den Zweck, den Temperaturkoeffizienten der Widerstände (TKR) negativ gleich groß dem Temperaturkoeffizienten der Kondensatoren (TKC) zu machen, was ein temperaturunabhängiges RC-Produkt ergibt. As thin-film circuits, circuits made up of resistors, capacitors, inductors and lines, i.e. RLC or RC circuits with or without active amplifier elements, are implemented. It is therefore necessary to produce resistors, capacitors, lines and connections on a common base. One of the purposes of this is to make the temperature coefficient of the resistors ( TKR) negative equal to the temperature coefficient of the capacitors ( TKC) , which results in a temperature-independent RC product.

Zur Herstellung von Dünnfilmschaltungen mit Widerständen, Kondensatoren und Leitungen auf einer gemeinsamen Unterlage sind verschiedene Verfahren bekannt. Die Verfahren lassen sich in zwei Gruppen einteilen:For the production of thin film circuits with resistors, capacitors and lines on one various processes are known. The procedures can be divided into two groups organize:

1. Verfahren, bei denen jede Schicht einzeln ganzflächig oder auf Teilflächen durch Masken - aufgebracht und dann sofort einem selektiven Ätzprozeß unterworfen wird.1. Process in which each layer is individually applied over the entire surface or on partial areas through masks - applied and then immediately a selective one Etching process is subjected.

2. Verfahren, bei denen zunächst alle Schichten ganzflächig oder auf Teilflächen durch Masken -entweder in einem Vakuum oder nacheinander in mehreren Vakua aufgebracht und erst dann einem selektiven Ätzprozeß unterworfen werden. Hierbei wird zur Trennung eine Zwischenschicht zwischen der Widerstandsschicht (ζ. Β. Tantal-Nitrid oder Tantal-Oxinitrid) und der Kondensatorschicht (z. B. Beta-Tantal oder Tantalnitrid) aufgebracht, die entweder2. Process in which all layers are initially applied over the entire surface or on partial areas by masks - either applied in a vacuum or successively in several vacuums and only then be subjected to a selective etching process. An intermediate layer is used for separation between the resistance layer (ζ. Β. tantalum nitride or tantalum oxynitride) and the Capacitor layer (e.g. beta-tantalum or tantalum nitride) is applied, either

a) als Ätzstopschicht (ζ. Β. Tantaloxid Ta₂O₅) wirkt in der Weise, daß sie vom Ätzmittel für die darüberliegende Schicht nicht oder wesentlich langsamer geätzt wird (siehea) as an etch stop layer (ζ. Β. tantalum oxide Ta ₂ O ₅ ) acts in such a way that it is not etched or is etched much more slowly by the etchant for the overlying layer (see

deutsche Patentschrift 1615010 und französische Patentschrift 1300771) oder
b) wesentlich leichter bzw. selektiv zu ätzen ist (z. B. eine Al-Zwischenschicht) als die darüberliegende Schicht, so daß sie von einem Ätzmittel, das die darüberliegende Kondensatorschicht passieren muß, geätzt werden kann (siehe deutsche Patentschriften 1615011 und 1690474 sowie die US-Patentschrift 3205555).German patent specification 1615010 and French patent specification 1300771) or
b) is much easier or selective to etch (e.g. an Al intermediate layer) than the overlying layer, so that it can be etched by an etchant that has to pass through the overlying capacitor layer (see German patents 1615011 and 1690474 as well as U.S. Patent 3205555).

Die Verfahren nach 1., bei denen zwischen dem Aufbringen der einzelnen Schichten Ätzprozesse durchgeführt werden müssen, benötigen mehrere Vakua zum Aufbringen der Schichten, und sie haben außerdem den Mangel, daß die Verarbeitungsschritte zum Ätzen trotz anschließender aufwendiger Reinigung Verunreinigungen hinterlassen, die Haftungsprobleme für die nachfolgenden Schichten mit sich bringen. Darunter leidet die Zuverlässigkeit der Dünnschichtschaltung. Bei der meist geforderten hohen Zuverlässigkeit und Stabilität von Dünnschichtschaltungen verbieten sich deshalb diese Verfahren, weil selbst große Anstrengungen keine befriedigenden Ergebnisse bringen.The method according to 1., in which there is an etching process between the application of the individual layers need to be done, need multiple vacuums to apply the layers, and they have also the disadvantage that the processing steps for etching despite subsequent expensive cleaning Impurities leave behind, which leads to adhesion problems for the subsequent layers bring. The reliability of the thin-film circuit suffers as a result. With the most demanded high Reliability and stability of thin-film circuits therefore prohibit these processes, because even great efforts do not produce satisfactory results.

Die Verfahren nach 2a) haben nur den Nachteil, daß die Ätzstopschicht aus Tantaloxid Ta₂O₅ eine nur geringe Leitfähigkeit aufweist und so Koniaktierungsprobleme zwischen der Widerstandsschicht und der Kondensatorschicht auftreten, die keine stabilen Schaltungen herzustellen gestatten (siehe DE-PS 1615011). Hinzu kommt, daß eine wichtige Forderung an die Dünnschichtschaltungen, nämlich die nach dem Ausgleich der Temperaturkoeffizienten TKC =The method according to 2a) only has the disadvantage that the etch stop layer made of tantalum oxide Ta ₂ O ₅ has only a low conductivity and so contact problems occur between the resistance layer and the capacitor layer, which do not allow stable circuits to be produced (see DE-PS 1615011). In addition, there is an important requirement of the thin-film circuits, namely the compensation of the temperature coefficient TKC =

— TKR, nicht zuverlässig erfüllt werden kann.
Das Verfahren nach 2 b) mit hochleitender Zwischenschicht vermeidet den Nachteil des Verfahrens nach 2 a): den großen Widerstand zwischen der Widerstands- und der Kondensatorschicht. Bei dem in der deutschen Patentschrift 1615011 geschilderten Ätzverfahren, wobei das Ätzmittel für die Zwischenschicht (z. B. Aluminium) durch die obere, die Kondensatorschicht (z. B. Ta) hindurchpassieren muß, ergeben sich einige Schwierigkeiten und Einschränkungen. Das Passieren des Ätzmittels durch die Tantalschicht hindurch erfolgt nur an Fehlstellen der Tantalschicht und wird deshalb mit steigender Ta-Schichtdicke und damit dichter werdender Schicht immer schwieriger. Das Hindurchätzen durch Fehlstellen ergibt einen extrem ungleichmäßigen Ätzangriff und kann keine brauchbaren Ergebnisse bringen. Um den beim Aufstäuben der Ta-Schicht auf die AI-Zwischenschicht entstehenden Bereich, in dem sich Al und Ta wegen der großen Energie der aufgestäubten Ta-Moleküle mischen, beim nachfolgenden Anodisierprozeß zur Erzeugung des Dielektrikums für den Kondensator zuverlässig zu vermeiden, muß die Kondensatorschicht aber eine gewisse Mindestdicke haben. Wird nämlich die Mischungszone mit anodisiert, d. h. besteht das Dielektrikum nicht aus reinem Tantaloxid, dann verändert sich der Temperaturkoeffizient des Kondensators in unkontrollierbarer Weise, so daß eine zuverlässige Kompensation TKC = - TKR, cannot be reliably fulfilled.
The method according to 2 b) with a highly conductive intermediate layer avoids the disadvantage of the method according to 2 a): the high resistance between the resistor and capacitor layers. In the etching process described in German Patent 1615011, in which the etchant for the intermediate layer (e.g. aluminum) has to pass through the upper, the capacitor layer (e.g. Ta), there are some difficulties and restrictions. The passage of the etchant through the tantalum layer only takes place at imperfections in the tantalum layer and therefore becomes more and more difficult as the Ta layer thickness increases and the layer becomes denser. Etching through defects results in an extremely uneven etching attack and cannot produce any useful results. In order to reliably avoid in the subsequent anodizing process for generating the dielectric for the capacitor, the area in which Al and Ta mix due to the high energy of the sputtered Ta molecules that arise when the Ta layer is sputtered onto the Al intermediate layer, the capacitor layer must but have a certain minimum thickness. If the mixing zone is also anodized, ie if the dielectric does not consist of pure tantalum oxide, then the temperature coefficient of the capacitor changes in an uncontrollable manner, so that a reliable compensation TKC =

— TKR nicht gewährleistet ist. Das geschilderte Verfahren beschränkt sich also auf relativ dünne und poröse Ta-Schichten. Eine weitere Schwierigkeit dieses Verfahrens besteht in dec großen Unsicherheit bezüglich der erzielbaren Genauigkeit der geometrischen Abmessungen der geätzten Strukturen. Durch die Art - TKR is not guaranteed. The process described is therefore limited to relatively thin and porous Ta layers. A further difficulty with this method consists in the great uncertainty with regard to the achievable accuracy of the geometrical dimensions of the etched structures. Art

der Ätzung läßt es sich nicht vermeiden, daß sehr starke Unterätzungen auftreten. Weiter ist es schwierig, die Ta-Schicht an den Rändern des Gebietes, das die Kondensatorgrundeiektrode bildet, mit der erforderlichen Zuverlässigkeit abzuschälen. Dabei lassen sich stark strukturierte Ränder nic.V. vermeiden, die aber gerade an den Kanten der Kondensatorgrundeiektrode wegen des durch die anodische Oxidation erzeugten Dielektrikums stören. Diese Störungen können den Ausfall des Kondensators bewirken. Mit eventuell notwendiger größerer Dicke der Tantalschicht wird das Abschälen an den langen Kanten der Kondensatorgrundeiektrode immer unzuverlässiger. Ein weiterer Nachteil stellt sich bei der Verwendung von Aluminium als Zwischenschicht ein. Beim Aufstäuben von Tantal auf Aluminium wird die Oberfläche rauh und körnig. Die aus solchen rauhen Schichten hergestellten Kondensatoren haben eine deutlich geringere Spannungsfestigkeit gegenüber aus hochglänzenden Schichten hergestellten Kondensatoren. Für Kondensatoren sind also möglichst glatte, hochglänzende Oberflächen anzustreben.After the etching, it cannot be avoided that very severe undercuts occur. Next it is difficult the Ta layer at the edges of the area that forms the capacitor base electrode with the required Peel off reliability. Strongly structured edges can be nic.V. avoid that but especially at the edges of the capacitor base electrode because of the anodic oxidation interfere with generated dielectric. These disturbances can cause the capacitor to fail. With If a greater thickness of the tantalum layer is necessary, the peeling on the long edges of the Capacitor base electrode increasingly unreliable. Another disadvantage arises when using it of aluminum as an intermediate layer. When tantalum is sputtered onto aluminum, the surface becomes rough and grainy. The capacitors made from such rough layers have a significantly smaller one Dielectric strength compared to capacitors made from high-gloss layers. For Capacitors should therefore be as smooth, high-gloss surfaces as possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beibehaltung aller Vorteile, die eine hochleitende Zwischenschicht und die dadurch mögliche Aufbringung aller Schichten in einem Vakuum (bis auf eine abschließende Deckelektrodenschicht) bieten, ein Verfahren zur Herstellung von Dünnschichtschaltungen zu entwickeln, das alle geschilderten Nachteile der bekannten Methode vermeidet.The invention is based on the object, while retaining all the advantages of a highly conductive Intermediate layer and the possible application of all layers in a vacuum (except for one final cover electrode layer), a process for the production of thin-film circuits to develop that avoids all the disadvantages of the known method described.

Diese Aufgabe wird'durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Hierbei wird zunächst die Schaltungsstruktur, bestehend aus Widerstandsstrecken, Kondensatorgrundelektroden und Zwischenverbindungen (evtl. auch Induktivitäten) durch alle Schichten hindurch, d. h. bis auf die, evtl. mit einer Ätzstopschicht versehene Unterlage, geätzt. Auf den Widerstandsstrecken liegen nun noch die hochleitende Zwischenschicht und die Kondensatorschicht auf, wobei an den seitlichen Ätzkanten alle Schichten freiliegen. Diese Tatsache spielt beim nun folgenden Freiätzen der Widerstände die entscheidende Rolle. Setzt man nämlich die Zwischenschicht von der Seite her einem geeigneten Ätzmittel (für Al z. B. HCI oder NaOH) aus, dann wird die freiliegende Zwischenschicht von der Seite her unter der aufliegenden Kondensatorschicht weggeätzt und die nunmehr lose obere Schicht (bzw. Schichten) schwimm· ab. Alle Stellen, an denen das Unterätzen nicht erfolgen soll, werden mit einer ätzbeständigen Maskierung in bekannter Weise abgedeckt. Bei dieser Art der Ätzung muß das Ätzmittel für die Zwischenschicht die Kondensatorschicht nicht passieren, womit alle Nachteile, die dabei durch ungleichen Ätzangriff auftreten, vermieden sind.This object is achieved by the invention specified in claim 1. Here is first the circuit structure, consisting of resistor sections, capacitor base electrodes and interconnections (possibly also inductances) through all layers, i.e. H. except for, possibly with one Base with an etch stop layer, etched. The highly conductive ones are now still on the resistance sections Intermediate layer and the capacitor layer, with all layers on the side etched edges exposed. This fact plays the decisive role in the subsequent etching of the resistors. If you set the intermediate layer from the side with a suitable etchant (for Al e.g. HCI or NaOH), then the exposed intermediate layer is from the side under the overlying capacitor layer etched away and the now loose upper layer (or layers) floats. All Areas where the underetching should not take place will be known with an etch-resistant masking Way covered. In this type of etching, the etchant for the intermediate layer must be the capacitor layer do not happen, thus avoiding all the disadvantages that occur due to uneven etching attack are.

Damit man die für hohe Spannungsfestigkeiten der Kondensatoren notwendigen höchglänzenden, d. h. sehr glatten Kondensatorschichten aus Ta ohne Schwierigkeiten erhält, empfiehlt es sich, eine hochlcitcnde Zwischenschicht aus einer Mischung aus Tantal und Aluminium auf'¹:.· 'VlMerstandsschicht aus Tantalnitrid oderTantaloxinitrid aufzubringen. Diese Zwischenschicht kann auf die soeben geschilderte Art geätzt werden, z. B. mit heißer NaOH-Lösung. Das Mischungsverhältnis der Zwischenschicht kann von 80% (atomar) Al und 20% (at) Ta bis ca. 97% (at) Al und 3% (at) Ta reichen, ohne daß einerseits die selektive Ätzharkcit verlorengeht und andererseits die Kondensatorschichten rauh werden. Das Einstellen des Mischungsverhältnisses der TaAl-Mischung kann z. B. durch ein entsprechend aufgebautes Target einer Kathoden-Zerstäubungsanlage erfolgen.Thus obtaining the necessary high voltage strength of the capacitors höchglänzenden, ie smooth capacitor layers of Ta obtained without difficulty, it is recommended that a hochlcitcnde intermediate layer of a mixture of tantalum and aluminum to ^'1. ·' VlMerstandsschicht of tantalum nitride oderTantaloxinitrid apply. This intermediate layer can be etched in the manner just described, e.g. B. with hot NaOH solution. The mixing ratio of the intermediate layer can range from 80% (atomic) Al and 20% (at) Ta to approx. 97% (at) Al and 3% (at) Ta without losing the selective etching hardening on the one hand and the capacitor layers becoming rough on the other . Adjusting the mixing ratio of the TaAl mixture can, for. B. be done by a correspondingly constructed target of a cathode sputtering system.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen darin, daß das Ätzmitte! keine Schichten durchdringenmuß und daß demzufolge keine Abhängigkeit des Ätzerfolges von der Dicke der Ta-Schicht besteht und deshalb die Wahl der Dicke der Ta-Schicht keinen den Bedürfnissen der Dünnschichtschaltungen widersprechenden Einschränkungen unterliegt. Die Vorteile bestehen weiter darin, daß bei der gewünschten Verkleinerung der geometrischen Abmessungen von Dünnschichtschaltungen das Ätzverfahren mit kleiner werdender Breite der Widerstandsstrecken erleichtert wird, in dem Sinn, daß eine kleinere Breite von der Seite her schneller unterätzt wird Weitere Vorteile ergeben sich aus der Tatsache, daß das Ätzverfahren von der Auswahl der Schichtkombination völlig unabhängig ist, insbesondere können die Widerstandsschicht und die Kondensatorschicht frei nach den Erfordernissen der Dünnschichtschaltungen ausgewählt werden, ohne Rücksicht darauf, ob ein Ätzmittel existiert, das die Kondensatorschicht passiert und die darunterliegende hochleitende Zwischenschicht ätzt. Durch die nunmehr freie Wahl der Schichtdicken und der Schichtmaterialien können die Temperaturkoeffizienten von Widerständen und Kondensatoren nach den Erfordernissen der Dünnfilmschaltungen kompensiert werden.The advantages that can be achieved with the invention are that the etching agent! does not have to penetrate layers and that consequently there is no dependence of the etching success on the thickness of the Ta layer and therefore the choice of the thickness of the Ta layer does not conflict with the needs of the thin-film circuits Subject to restrictions. The advantages are further that at the desired Reduction of the geometric dimensions of thin-film circuits the etching process with smaller the increasing width of the resistance lines is facilitated in the sense that a smaller width of the On the other hand, underetching is faster. Further advantages result from the fact that the etching process is completely independent of the selection of the layer combination, in particular the resistance layer and the capacitor layer is freely selected according to the requirements of the thin-film circuits regardless of whether an etchant exists which passes through the capacitor layer and which the highly conductive intermediate layer underneath is etched. The now free choice of layer thicknesses and The layer materials can be used according to the temperature coefficients of resistors and capacitors compensated for the requirements of the thin film circuits will.

Gegenüber einer AI-Zwischenschicht ergeben sich bei der Verwendung einer TaAl-Zwischenschicht hochglänzende, d. h. glatte Oberflächen der darauf aufgestäubten Ta-Schicliten. Die daraus hergestellten Kondensatoren haben eine wesentlich höhere Spannungsfestigkeit. Da die Leitungen die hochleitende Zwischenschicht enthalten, die von der Ta-Schicht bedeckt ist, kann diese Zwischenschicht als Leitungsbahn dienen, wobei der Schutz vor Umgebungseinflüssen auf die Zwischenschicht durch die Ta-Schicht gegeben ist.Compared to an Al intermediate layer, the use of a TaAl intermediate layer results high gloss, d. H. smooth surfaces of the Ta-Schiclites dusted on them. The ones made from it Capacitors have a much higher dielectric strength. Since the lines are the highly conductive Containing an intermediate layer that is covered by the Ta layer, this intermediate layer can serve as a conduction path, with protection from environmental influences is given on the intermediate layer through the Ta layer.

Beschreibung eines AusführungsbeispielsDescription of an embodiment

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigtAn embodiment of the invention is shown in the drawing and will be described in more detail below described. It shows

Fig. 1 a eine Schnittzeichnung durch eine mehrlagig mit dünnen Schichten beschichtete Unterlage,1 a shows a sectional drawing through a substrate coated with multiple layers of thin layers,

Fig. Ib eine Schrägansicht einer mehrlagig mit dünnen Schichten beschichtete Unterlage,1b shows an oblique view of a substrate coated with multiple layers of thin layers,

Fig. 2a eine Schnittzeichnung durch die mehrlagig beschichtete Unterlage zur Darstellung der ersten ätzbeständigen Abdeckung, die auf den Anschlußgebieten aufgebracht wurde, und der nach dem ersten Ätzschritt vorliegenden Form,2a shows a sectional drawing through the multi-layer coated base to illustrate the first etch-resistant Cover that was applied to the connection areas and that after the first etching step present form,

Fig. 2b eine Draufsicht auf Fig. 2a,FIG. 2b is a top view of FIG. 2a,

Fig. 3 a eine Schnittzeichnung durch die mehrlagig beschichtete Unterlage zur Darstellung der zweiten ätzbeständigen Abdeckung, die auf den Anschlußgebieten, den Kondensatorgrunaelektroden, den Widerstandsstrecken und den Zwischenverbindungen aufgebracht wurde, und zur Darstellung der nach dem /.weiten Ätzschritt vorliegenden Form,3 a is a sectional drawing through the multilayer coated base to illustrate the second Etch-resistant cover on the connection areas, the capacitor green electrodes, the resistor sections and the interconnections was applied, and to illustrate the after /. wide etching step present shape,

Fig. 3b eine Draufsicht auf Fig. 3a,Fig. 3b is a plan view of Fig. 3a,

Fig. 4a eine Schnittzeichnung durch die mehrlagig beschichtete Unterlage zur Darstellung der dritten atzbeständigen Abdeckung, die nur die Widerstandsstrecken flächig frei läßt, und der nach dem dritten4a shows a sectional drawing through the multilayer coated base to illustrate the third etch-resistant cover, which only leaves the area of the resistance sections free, and the one after the third

Ätzschritt mit von der Seite an der freiliegenden Ätzkante angreifendem Ätzmittel für die TaAl-Schicht vorliegende Form,Etching step with etching agent for the TaAl layer attacking the exposed etching edge from the side present form,

Fig. 4b eine Draufsicht auf Fig. 4a,
Fig. 5 a eine Schnittzeichnung durch die mehrlagig beschichtete I 'erläge zur Darstellung des durch Anodisieren erzeugten Kondensatordielektrikums, Fig. 5b eine Draufsicht auf Fig. 5a,
Fig. 6a eine Schnittzeichnung durch die mehrlagig beschichtete Unterlage zur Darstellung der Kondensatordeckelektrode nach deren Abscheidung und Ätzung, FIG. 4b is a top view of FIG. 4a,
FIG. 5 a shows a sectional drawing through the multi-layer coated I 'to illustrate the capacitor dielectric produced by anodizing, FIG. 5 b shows a plan view of FIG. 5 a,
6a shows a sectional drawing through the multi-layer coated base to show the capacitor cover electrode after it has been deposited and etched,

Fig. 6b eine Draufsicht auf Fig. 6a,
Fig. 7 ein elektrisches Schaltbild der RC-Schaltung. FIG. 6b shows a plan view of FIG. 6a,
Fig. 7 is an electrical diagram of the RC circuit.

Die in allen Schnittzeichnungen dargestellten Dikken der Schichten sind zur Verbesserung der Darstellbarkeit wesentlich übertrieben. Etie Dicken der ätzbeständigen Abdeckungen sind im Verhältnis zur Dicke der Schichten zu klein dargestellt. Die Herstellung der mehrlagig beschichteten Unterlage kann, wie in PS 1615 011 angegeben, erfolgen, mit dem Unterschied, daß nach dem Aufbringen der Widerstandsschicht 11 aus Tantalnitrid oder Tantaloxinitrid eine Schicht 12 aus einer Mischung aus Ta und Al aufgebracht wird. Die darauf aufgebrachte Schicht 13 aus Beta-Tantal wird hochglänzend. Auf diese Schichtfolge können bei Bedarf weitere Schichten 14, z. B. hochleitende NiCr-Au-Schichten für Anschlüsse, aufgebracht werden. Bei Bedarf können diese Schichten an gewünschten Stellen auch galvanisch verstärkt werden. Das Aufbringen der Schichten kann außer in kontinuierlich arbeitenden Mehrkammer-Durchlaufanlagen. z. B. auch in einer Mehrtarget-Kathoden-Zerstäubungsanlage (wie z. B. »Sputron II« von Fa. Balzers, Liechtenstein) erfolgen. Die mehrlagig beschichtete Unterlage wird nun einer selektiven Ätzbehandlung unterworfen. Die hierzu notwendigen Schritte sollen an einem Beispiel erläutert werden, das alle zur Hersteilung einer integrierten RCL-Sichaltung notwendigen Elemente enthält. Diese Elemente können beliebig vervielfacht und beliebig angeordnet werden. (Induktivitäten können im Prinzip wie Leitungen und Zwischenverbindungen aufgebaut werden.) In der Zeichnung ist ein RC-Parallelglied in Reihe mit einem Widerstand dargestellt.The thicknesses of the layers shown in all sectional drawings are to improve the displayability much exaggerated. The thicknesses of the etch resistant covers are in proportion to the thickness the layers shown too small. As in PS 1615 011 specified, with the difference, that after the application of the resistance layer 11 made of tantalum nitride or tantalum oxynitride, a layer 12 is applied from a mixture of Ta and Al. The layer 13 made of beta tantalum applied thereon becomes high gloss. If necessary, additional layers 14, e.g. B. highly conductive NiCr-Au layers for connections can be applied. If necessary, these layers can be customized Places can also be galvanically reinforced. The application of the layers can except in continuous working multi-chamber continuous flow systems. z. B. also in a multi-target cathode sputtering system (such as, for example, “Sputron II” from Balzers, Liechtenstein). The multi-layer coated The base is now subjected to a selective etching treatment. The steps necessary for this should be explained using an example, all of which are necessary to produce an integrated RCL circuit Contains elements. These elements can be multiplied as required and arranged as required. (In principle, inductances can be constructed like lines and interconnections.) In the Drawing is an RC parallel link in series with one Resistance shown.

Auf die mehrlagig beschichtete Unterlage in Fig. la und 1 b wird zunächst eine erste ätzbeständige Abdeckung 21a und 21b in Fig. 2a bzw. 2b aufgebracht; geeignet hierzu sind handelsübliche Photolacke (z. B. Shipley 135OH Resist). Die Form wird mittels Belichtung durch eine entsprechende Maske und anschließender Entwicklung erzeugt. Das erste Atzmittel wird so ausgewählt, daß es die freiliegenden Teile der Schicht 14 ätzt, die Tantalschicht 13 aber nicht angreift. Bekannte Ätzmittel sind z. B.: First, a first etch-resistant cover 21a and 21b in FIGS. 2a and 2b is applied to the multi-layer coated substrate in FIGS. 1 a and 1 b; Commercially available photoresists (e.g. Shipley 135OH Resist) are suitable for this. The shape is created by exposure through a suitable mask and subsequent development. The first etchant is selected so that it etches the exposed parts of the layer 14, but does not attack the tantalum layer 13. Known etchants are, for. B .:

für Au Königswasser (HNO₃ + HCL) oder Kalifor Au aqua regia (HNO ₃ + HCL) or potash

umjod + Jod in Wasser gelöst
für NiCr Ammoniumpentaborat + Schwefelsäure iiumjod + iodine dissolved in water
for NiCr ammonium pentaborate + sulfuric acid ii

Wasser gelöst.Dissolved water.

"' Nach dem Entfernen der ätzbeständigen Abdek kung 21 wird eine zweite Ätzschutzschicht 22 aufge bracht, welche die Anschlußflächen, die Widerstands strecken und die Kondensatorgrundelektroden be deckt. Das zweite Ätzmittel wird so ausgewählt, dal"'After removing the etch-resistant cover kung 21, a second etch protection layer 22 is applied, which the pads, the resistor stretch and cover the capacitor base electrodes. The second etchant is selected so that

i" es nacheinander die Kondensatorschicht, die TaAI Zwischenschicht und die Widerstandsschicht ut:t. Da; Ätzen erfolgt hierbei also bis auf die Unterlage 10 die natürlich mit einer Ätzschutzschicht (z. B. Ta₂O, beschichtet sein kann. Geeignete Ätzmittel hierfüiThe capacitor layer, the TaAl intermediate layer and the resistance layer are successively added : t. Da; Etching takes place here except for the base 10, which of course _{can be coated with an etching protection layer (e.g. Ta 2} O. Suitable etching agents for this purpose

ι > sind eine Mischung aus Flußsäure (HF) + Salzsäure (HCl) oder Natronlauge (NaOH) + Wasserstoffper oxyd (H₂O₂) bei 90° C. Die auf den Widerstands strecken noch verbliebenen Schichten aus TaAI um aus Be ta-Tantal (siehe Fig. 3 a) müssen nun noch entι> are a mixture of hydrofluoric acid (HF) + hydrochloric acid (HCl) or sodium hydroxide solution (NaOH) + hydrogen peroxide (H ₂ O ₂ ) at 90 ° C. The layers of TaAI still remaining on the resistor stretch to be ta-tantalum (see Fig. 3 a) must now ent

-« fernt werden. Hierzu wird zunächst die zweite Ätz schutzschicht 22 entfernt und eine dritte Ätzschutz schicht 23 aufgebracht, die nur die Widerstandsstrekken flächig frei läßt, alle anderen Gebiete der Schaltung aber bedeckt (siehe Fig. 4a und 4b). Da;- «to be removed. For this purpose, the second etch protective layer 22 removed and a third etch protection layer 23 applied, which only the resistance lines Leaves surface free, but covers all other areas of the circuit (see FIGS. 4a and 4b). There;

r> dritte Ätzmittel wird so ausgewählt, daß es die TaAI Zwischenschicht 12 angreift, die Widerstandsschichl 11 jedoch nicht. Geeignet für TaAI ist heiße Natronlauge (NaOH) bei 70° C-90° C, für Aluminium Salzsäure (HCl) oder ebenfalls Natronlauge (NaOH) ber> third etchant is selected to be the TaAI Intermediate layer 12 attacks, but the resistance layer 11 does not. Hot caustic soda is suitable for TaAI (NaOH) at 70 ° C-90 ° C, for aluminum hydrochloric acid (HCl) or caustic soda (NaOH) be

i» Raumtemperatur. Der Angriff des dritten Ätzmittelf auf die Zwischenschicht 12 erfolgt an den freiliegenden Ätzkanten der Widerstandsstrecken von der Seite her. Durch das Wegätzen der Zwischenschicht 12 wird die lose Ta-Schicht 13 vom Ätzmittel abgeschwemmti »room temperature. The attack of the third caustic f on the intermediate layer 12 takes place at the exposed etched edges of the resistance sections from the side here. By etching away the intermediate layer 12, the loose Ta layer 13 is washed away by the etchant

i") (dies sogar dann, wenn die Ta-Schicht 13 noch von der Schicht 14 bedeckt ist). Nach Entfernen der Ätzschutzschicht 23 erfolgt die Weiterbehandlung in bekannter Weise. Falls ein Voraltern der Widerstände gewünscht oder notwendig ist, kann es hier z. B. bei 250° C in 24 Stunden erfolgen. Durch Anodisieren eines Teils der Kondensatorgrundelektrode wird das Dielektrikum 31 in Fig. 5 a und 5 b erzeugt. Da die Zwischenschicht 12 aus anodisierbarem Material besteht, kann die Ta-Schicht 13 anodisiert werden. Nach 5 der Erzeugung des Dielektrikums 31 werden die Kondensatordeckelektroden 41 in Fig. 6a und 6b sowie evtl. noch notwendige Verbindungen der Deckelektrode zu anderen Anschlußgebieten niedergeschlagen. Hierfür werden in der Regel NiCr-Au-Schichten verwendet. Es kann aber z. B. auch eine Al-Schicht oder eine AICu-Schicht niedergeschlagen werden. Die fertige KC-Schaitung ist in Fig. 6a und 6b dargestellt. Für evtl. notwendige aktive Elemente (Verstärker, Transistoren etc.) können entsprechende Anschluß-i ") (even if the Ta layer 13 is still from the layer 14 is covered). After the etching protection layer 23 has been removed, further treatment takes place in a known manner Way. If a pre-aging of the resistors is desired or necessary, it can be done here, for example. B. at 250 ° C in 24 hours. By anodizing part of the capacitor base electrode, the Dielectric 31 in Fig. 5 a and 5 b generated. Since the intermediate layer 12 consists of anodizable material, the Ta layer 13 can be anodized. After the dielectric 31 has been produced, the capacitor cover electrodes 41 in FIGS. 6a and 6b as well as possibly necessary connections of the cover electrode down to other terminal areas. As a rule, NiCr-Au layers are used for this. But it can z. B. also an Al layer or an AlCu layer can be deposited. The finished one KC circuit is shown in Figures 6a and 6b. For any necessary active elements (amplifier, Transistors etc.) can have corresponding connection

>5 flächen ausgebildet werden. Ein elektrisches Schaltbild der RC-Schaltung ist in Fig.7 dargestellt.> 5 areas are formed. An electrical schematic the RC circuit is shown in Fig.7.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Manufacturing process for integrated RLC thin-film circuits from a multilayer with * thin layers, including a highly conductive one anodizable intermediate layer, coated substrates, characterized in that that first the structure of the resistance lines, capacitor base electrodes and Conductor tracks are etched through all layers except for the base (10), so that the Exposure of the resistance layer (II) due to the attack of the etchant for the intermediate layer (12) on the exposed etched edges from the side.

2. Underlay coated with multiple layers of thin layers for the production of integrated thin-film circuits according to the method according to claim 1, characterized in that - ° an intermediate layer between the resistance layer (11) and the capacitor layer (13) (12) is applied from a TaAl mixture.